燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法技术方案

本发明专利技术涉及燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法，提供一种能够抑制低温环境下的燃料电池系统的起动性的下降的技术。燃料电池系统的控制方法包括：温度取得工序，在燃料电池的起动时取得所述燃料电池的温度；及废气控制工序，在所述燃料电池的温度低于规定的值的情况下，与所述燃料电池的温度为所述规定的值以上时相比，限制向流路构成部流入的废气的流量，所述流路构成部构成所述燃料电池的废气的流路的至少一部分。

Fuel cell system and control method of fuel cell system

The invention relates to a control method of a fuel cell system and a fuel cell system, and provides a technique that can inhibit the descent of the starting property of a fuel cell system in a low temperature environment. The control method of the fuel cell system includes the temperature acquisition process, the temperature of the fuel cell at the start of the fuel cell, and the exhaust control process, when the temperature of the fuel cell is lower than the specified value, and the flow path is limited to the flow path compared to the prescribed value of the fuel cell when the temperature of the fuel cell is above the prescribed value. The flow of the waste gas flowing into the component part constitutes at least part of the flow path of the exhaust gas of the fuel cell.

【技术实现步骤摘要】
燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的特愿2014-232071号的日本专利申请的优先权，并将其公开的全部通过参照而援引于本申请。
本专利技术涉及燃料电池系统及燃料电池系统的控制方法。
技术介绍
在固体高分子型燃料电池(以下，简称为“燃料电池”)中，通过发电反应，在内部生成多量的水分而排出。在燃料电池系统中，提出了用于抑制在冰点下等低温环境下由于残留于系统内的水分的冻结而系统的起动性下降的技术(例如，日本特开2010-282823号公报)。
技术实现思路
在上述的日本特开2010-282823号公报的技术中，求出燃料电池内部的含水量，根据该含水量，通过切换燃料电池的扫气的条件或冰点下的燃料电池的起动模式，来抑制以残留水分的冻结为起因的系统的起动性的下降。然而，本专利技术的专利技术者发现了在低温环境下，并不局限于起动前残留于燃料电池的水分，也存在由于起动时在燃料电池中生成的水分的冻结而系统的起动性下降的可能性。在抑制低温环境下的燃料电池系统的起动性的下降的技术中，依然存在改良的余地。本专利技术为了解决燃料电池系统中的上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。[1]根据本专利技术的第一方式，提供一种燃料电池系统的控制方法。该控制方法可以具备温度取得工序、废气控制工序。所述温度取得工序可以是在燃料电池的起动时取得所述燃料电池的温度的工序。所述废气控制工序可以是在所述燃料电池的温度低于规定的值的情况下，限制向流路构成部流入的废气的流量，所述流路构成部构成所述燃料电池的废气的流路的至少一部分。根据该方式的燃料电池系统的控制方法中，与所述燃料电池的温度为所述规定的值以上时相比，能够限制在低温环境下向流路构成部流入的废气的流量，因此能抑制由于废气包含的水蒸气而流路构成部发生冻结的情况。因此，能抑制低温环境下的燃料电池系统的起动性的下降。[2]在上述方式的控制方法中，可以的是，所述废气控制工序包括在限制所述废气的流量时所述燃料电池的温度越低将所述废气的流量设定得越小的工序。根据该方式的控制方法，能进一步抑制废气包含的水蒸气引起的流路构成部的冻结。[3]在上述方式的控制方法中，可以的是，所述废气控制工序包括如下的工序：取得所述燃料电池的温度的计测值，基于预先准备的所述燃料电池的温度与所述废气的流量的允许值之间的关系来取得与所述燃料电池的温度的计测值相对的所述允许值，将所述废气的流量设定为所述允许值而限制所述废气的流量，所述允许值是基于在所述燃料电池的温度下所述废气中包含的水蒸气的量而决定的值。根据该方式的控制方法，能进一步抑制废气包含的水蒸气引起的流路构成部的冻结。[4]上述方式的控制方法可以在所述废气控制工序的执行开始之后，还执行如下工序：流路构成部温度取得工序，取得表示所述流路构成部的温度的值；及限制解除工序，在表示所述流路构成部的温度的值变得大于规定的值时解除所述废气的流量的限制。根据该方式的控制方法，在流路构成部的温度成为冻结的可能性低的温度时，能够解除废气的流量的限制，因此能抑制废气的流量的限制造成的系统效率的下降。[5]在上述方式的控制方法中，可以的是，所述流路构成部温度取得工序是基于所述废气的流量和所述燃料电池的温度来取得表示所述流路构成部的温度的值的工序。根据该方式的控制方法，能够省略流路构成部的温度的直接的计测，比较有效。[6]在上述方式的控制方法中，可以的是，所述流路构成部包括使所述废气向所述燃料电池循环的循环泵，所述废气控制工序包括通过所述循环泵的转速来控制所述废气的流量的工序。根据该方式的控制方法，在低温环境下，能抑制以循环泵的冻结为起因而燃料电池系统的起动性下降的情况。[7]根据本专利技术的第二方式，提供一种燃料电池系统。该方式的燃料电池系统可以具备燃料电池、温度取得部、废气处理部、控制部。所述温度取得部可以取得所述燃料电池的温度。废气处理部可以具有流路构成部，该流路构成部构成所述燃料电池的废气的流路的至少一部分，所述废气处理部对所述废气进行处理。所述控制部可以对所述废气处理部进行控制。在所述燃料电池的起动时所述燃料电池的温度低于规定的值的情况下，与所述燃料电池的温度为所述规定的值以上时相比，所述控制部可以执行限制向所述流路构成部流入的所述废气的流量的流量限制控制。根据该方式的燃料电池系统，在低温环境下能够限制向流路构成部流入的废气的流量，因此能抑制由于废气包含的水蒸气而流路构成部发生冻结的情况。因此，能抑制低温环境下的燃料电池系统的起动性的下降。[8]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述流量限制控制中限制所述废气的流量时，所述燃料电池的温度越低，所述控制部将所述废气的流量设定得越小。根据该方式的燃料电池系统，能进一步抑制废气包含的水蒸气引起的流路构成部的冻结。[9]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，在所述流量限制控制中，所述控制部取得所述燃料电池的温度的计测值，基于预先准备的所述燃料电池的温度与所述废气的流量的允许值之间的关系来取得与所述燃料电池的温度的计测值相对的所述允许值，将所述废气的流量设定为所述允许值。所述允许值可以是基于所述燃料电池的温度下的所述废气中包含的水蒸气的量而决定的值。根据该方式的燃料电池系统，能进一步抑制废气包含的水蒸气引起的流路构成部的冻结。[10]上述方式的燃料电池系统可以还具备流路构成部温度取得部，所述流路构成部温度取得部取得表示所述流路构成部的温度的值。在所述流量限制控制中，所述控制部可以在表示所述流路构成部的温度的值变得大于规定的值时解除所述废气的流量的限制。根据该方式的燃料电池系统，在流路构成部的温度成为冻结的可能性低的温度时，能够解除废气的流量的限制，因此能抑制废气的流量的限制引起的系统效率的下降。[11]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述流路构成部温度取得部基于所述废气的流量和所述燃料电池的温度来取得表示所述流路构成部的温度的值。根据该方式的燃料电池系统，能够省略直接计测流路构成部的温度的温度计测部，比较有效。[12]在上述方式的燃料电池系统中，可以的是，所述废气处理部具备循环泵作为所述流路构成部，通过所述循环泵而使所述废气向所述燃料电池循环。所述控制部可以通过所述循环泵的转速来控制所述废气的流量。根据该方式的燃料电池系统，在低温环境下，能抑制以循环泵的冻结为起因而燃料电池系统的起动性下降的情况。上述的本专利技术的各方式具有的多个构成要素并非全部都为必须的要素，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，对于所述多个构成要素的一部分的构成要素，可以适当进行其变更、删除、与新的其他的构成要素的更换、限定内容的一部分删除。而且，为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现本说明书记载的效果的一部分或全部，可以将上述的本专利技术的一方式包含的技术特征的一部分或全部与上述的本专利技术的其他的方式包含的技术特征的一部分或全部组合，来作为本专利技术的独立的一方式。本专利技术能够以燃料电池系统的控制方法和燃料电池系统以外的各种方式实现。例如，能够以搭载燃料电池系统的移动体、燃料电池系统的起动方法、循环泵的控制方法、燃料电池的废气的处理方法、实现上述的方法的计算机程序、存储有该计算机程序的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制方法，是燃料电池系统的控制方法，包括：温度取得工序，在燃料电池的起动时取得所述燃料电池的起动温度；及预热运转开始工序，在所述起动温度为预先决定的第一阈值温度以下时，开始与所述燃料电池的通常的运转时相比使所述燃料电池的发热量增大的预热运转，在所述起动温度为比所述第一阈值温度低的预先决定的第二阈值温度以下的情况下，在所述预热运转中所述燃料电池的温度达到了预先决定的温度之后，执行将向流路构成部流入的废气的流量控制成与所述燃料电池的通常的运转时相比受到限制且会使所述流路构成部的温度上升的流量的废气控制工序，所述流路构成部构成所述燃料电池的废气的流路的至少一部分。

【技术特征摘要】
2014.11.14 JP 2014-2320711.一种控制方法，是燃料电池系统的控制方法，包括：温度取得工序，在燃料电池的起动时取得所述燃料电池的起动温度；及预热运转开始工序，在所述起动温度为预先决定的第一阈值温度以下时，开始与所述燃料电池的通常的运转时相比使所述燃料电池的发热量增大的预热运转，在所述起动温度为比所述第一阈值温度低的预先决定的第二阈值温度以下的情况下，在所述预热运转中所述燃料电池的温度达到了预先决定的温度之后，执行将向流路构成部流入的废气的流量控制成与所述燃料电池的通常的运转时相比受到限制且会使所述流路构成部的温度上升的流量的废气控制工序，所述流路构成部构成所述燃料电池的废气的流路的至少一部分。2.根据权利要求1所述的控制方法，其中，所述废气控制工序包括所述起动温度越低则使向所述流路构成部流入的所述废气的流量越小的工序。3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，所述废气控制工序包括如下的工序：取得所述燃料电池的温度的计测值，基于预先准备的所述燃料电池的温度与所述废气的流量的允许值之间的关系来取得与所述起动温度的计测值相对的所述允许值，将所述废气的流量设定为所述允许值而限制所述废气的流量，所述允许值是基于在所述燃料电池的温度下所述废气中包含的水蒸气的量而决定的值。4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的控制方法，其中，在所述废气控制工序的执行开始之后，还执行如下工序：流路构成部温度取得工序，取得表示所述流路构成部的温度的值；及限制解除工序，在表示所述流路构成部的温度的值变得大于规定的值时解除所述废气的流量的限制。5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，所述流路构成部温度取得工序是基于所述废气的流量和所述燃料电池的温度来取得表示所述流路构成部的温度的值的工序。6.根据权利要求1～权利要求3、权利要求5中任一项所述的控制方法，其中，所述流路构成部包括使所述废气向所述燃料电池循环的循环泵，所述废气控制工序包括通过所述循环泵的转速来控制所述废气的流量的工序。7.根据权利要求4所述的控制方法，其中，所述流路构成部包括使所述废气向所述燃料电池循环的循环泵，所述废气控制工序包括通过所述循环泵的转速来控制所述废气的流量的工序。8.一种燃料电池系统，具备：燃料电池；温度取得部，取得所述燃料电池的...

【专利技术属性】
技术研发人员：户井田政史，长沼良明，小川朋宏，丸尾刚，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP